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MLCC四個(gè)主要電氣特性分析

GLeX_murata_eet ? 來(lái)源:未知 ? 作者:胡薇 ? 2018-05-04 17:18 ? 次閱讀

多層陶瓷電容MLCC,作為主要的濾波元件,從選型上講,通常只需關(guān)注尺寸,容值,耐壓,溫度特性及精度等規(guī)格。但是具體到產(chǎn)品的實(shí)際電路應(yīng)用,我們需要對(duì)比不同型號(hào)下的電氣特性參數(shù),以下作進(jìn)一步說(shuō)明。

一、容值,絕緣阻抗I.R.及損耗因素D.F.

村田的陶瓷電容小到pF級(jí),大到幾百u(mài)F級(jí),大容值濾低頻,多用于電源線(xiàn)上的去耦電路,減少電路紋波;小容值濾高頻,多用于射頻端匹配電路上。

理想電容的絕緣阻抗無(wú)限大,但是實(shí)際上電容存在寄生參數(shù),故實(shí)際的絕緣阻抗有限,一般在兆歐級(jí)別,具體參見(jiàn)對(duì)應(yīng)型號(hào)的規(guī)格書(shū)。

損耗因素(損耗角正切)=有功功率/無(wú)功功率=漏電流/充電電流=1/Q(品質(zhì)因素)D.F.=2*π*f*C*R (R為等效串聯(lián)電阻)

二、直流DC偏壓特性和交流AC偏壓特性

靜電容量隨著施加的交流或直流電壓發(fā)生變化的特性稱(chēng)為“AC(交流)偏壓特性”和“DC(直流)偏壓特性”,一類(lèi)材料溫度補(bǔ)償性的AC/DC曲線(xiàn)基本為水平線(xiàn),二類(lèi)高介電常數(shù)型材料對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)如下圖:

這是因?yàn)楦呓殡姵?shù)型電容的陶瓷材料的主成分是鈦酸鋇BaTiO3,其晶體結(jié)構(gòu)為正立方體。

當(dāng)施加交流電壓后,中間的Ti離子隨著AC 電壓的方向?qū)⑦M(jìn)行移動(dòng),進(jìn)行充電和放電,就產(chǎn)生了容量。而施加直流電壓后,Ti 離子隨著DC 電壓的方向移動(dòng),使之偏向一邊,難以移動(dòng),容值下降。Ti 離子的移動(dòng)對(duì)于MLCC的有效容量是很重要的。

三、阻抗|Z|/等效串聯(lián)電阻ESR-頻率特性

了解電容器的頻率特性,可對(duì)電源線(xiàn)消除噪音能力和抑制電壓波動(dòng)能力進(jìn)行判斷,是設(shè)計(jì)時(shí)不可或缺的重要參數(shù)。頻率越高,越不能忽視寄生成分ESR和 ESL 的影響。需要選擇 低ESR 和低ESL 的產(chǎn)品以減少損耗。

真實(shí)電容存在寄生參數(shù),其簡(jiǎn)化的等效原理圖如下:

ESR: 電介質(zhì)(低頻)或電極損耗(高頻)產(chǎn)生的寄生電阻。ESL: 電極或?qū)Ь€(xiàn)產(chǎn)生的寄生電感。

對(duì)應(yīng)的阻抗-頻率圖示例如下:

具有電阻、電感和電容的電路里,對(duì)交流電(噪聲)所起的阻礙作用叫做阻抗 (Impedance), 用 Z 表示 。

ω角頻率:描述物體振動(dòng)快慢的物理量,頻率、角頻率和周期的關(guān)系為ω = 2πf

從|Z|/ESR-F曲線(xiàn)我們可以看出,在低頻范圍,電容與理想電容(紅色曲線(xiàn))接近,阻抗與頻率成反比,ESR反映出電介質(zhì)分極延遲的介質(zhì)損耗。在自諧振點(diǎn)附近,阻抗受寄生電感及電極比電阻影響,偏離理想值,達(dá)到最小。當(dāng)頻率高于自諧振點(diǎn),電容呈感性,阻抗增加。

四、溫升/自發(fā)熱特性

將直流額定電壓產(chǎn)品用在交流電壓的電路或者脈沖電壓的電路中時(shí),由于會(huì)通過(guò)交流電壓或者脈沖電壓,會(huì)存在由于介電損耗引起的發(fā)熱情況。

對(duì)DC100V以下產(chǎn)品,在環(huán)境溫度為25℃的狀態(tài)下測(cè)定時(shí),產(chǎn)品本身的自發(fā)熱溫度在20℃以?xún)?nèi),應(yīng)確保在實(shí)機(jī)中電容器的表面溫度在最高使用溫度范圍內(nèi)使用。

關(guān)于電容器的自生熱,請(qǐng)參考技術(shù)數(shù)據(jù)表中的正弦波紋波電流作為參考數(shù)據(jù)。還請(qǐng)使用設(shè)計(jì)輔助工具 (村田片狀電容器特性數(shù)據(jù)庫(kù)) 來(lái)獲得仿真設(shè)計(jì)電路的參考數(shù)值。

示例圖如下:

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原文標(biāo)題:詳解MLCC的四個(gè)主要電氣特性

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